(57)【要約】  【課題】  低階調部における画像の粒状感や高階調部における画像のつぶれを低減し、高画質且つ高解像度の画像を形成可能なマルチビーム走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。  【解決手段】  レーザ出力が基本出力値に設定される第１のレーザ光源と、基本出力値よりも低いレーザ出力に設定される第２のレーザ光源とを有するマルチビーム走査装置において、第２のレーザ光源から射出される低出力のビーム光を、第１のレーザ光源から射出される規定出力のビーム光に重ねて走査を行う。第２のレーザ光源から射出されるビーム光により小サイズのドットを形成し、第１のレーザ光源から射出されるビーム光により形成される規定サイズのドットの隙間を埋めることにより、低〜中階調部での画像の粒状感、ざらつき感を抑制することが可能となる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ光源と、該レーザ光源から射出される複数のレーザ光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向されたビーム光の光路に配設されビーム光を被走査面上に結像させる走査レンズと、を備え、前記ビーム光により被走査面上を走査して静電潜像を形成するマルチビーム走査装置において、
前記複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、レーザ出力が前記第１のレーザ光源よりも低く設定される第２のレーザ光源とから成り、前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光は、前記第１のレーザ光源から射出されるビーム光の走査軌跡に重畳して前記被走査面上を走査することを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項２】
前記第２のレーザ光源数は、レーザ光源の総数の３０％以上且つ５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム走査装置。
【請求項３】
前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光の波長は、前記被走査面の感度特性における最大感度の７０％以上且つ８５％以下の感度に対応する波長であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチビーム走査装置。
【請求項４】
前記被走査面上を走査する際に点灯される前記第２のレーザ光源数は、形成される画像の階調性に応じて調整可能であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のマルチビーム走査装置。
【請求項５】
前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光により前記被走査面上に結像される第２のビーム径は、前記第１のレーザ光源から射出されるビーム光により前記被走査面上に結像される第１のビーム径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のマルチビーム走査装置。
【請求項６】
前記第１のビーム径と前記第２のビーム径との関係が、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項５に記載のマルチビーム走査装置。
Ｄ１＊１．６＞Ｄ２＞Ｄ１  ・・・（１）
ただし、
Ｄ１：第１のビーム径、
Ｄ２：第２のビーム径、
である。
【請求項７】
前記第１及び第２のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数と、前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチとの関係が、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のマルチビーム走査装置。
｛Ｎ１＊（２５．４／Ｒｐｒｔ）｝／Ｎ２＝Ｐ２  ・・・（２）
ただし、
Ｒｐｒｔ：画像形成装置の解像度、
Ｎ１    ：第１のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数、
Ｎ２    ：第２のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数、
Ｐ２    ：第２のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチ
である。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のマルチビーム走査装置が搭載された画像形成装置。
【請求項９】
前記被走査面がアモルファスシリコンを主成分とした感光体であり、前記第１のレーザ光源から射出されるビーム光の波長が６７５±２０ｎｍ、前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光の波長が６３０±２０ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる複数のレーザ発光部を有するマルチビーム走査装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ビーム走査装置は、レーザ光源を有するビーム光源装置から射出されたビームを、シリンダレンズ、ポリゴンミラー、走査レンズ等から構成される走査光学系により、ビームスポットとして被走査面上に結像させ、ポリゴンミラーを回転させることにより、被走査面上を主走査方向に等速走査させるようにしたものである。特に、複数のレーザ光源を備えたマルチビーム走査装置は、１つのビーム光を用いて走査する場合に比べ、ポリゴンミラーの回転数を上げることなく被走査面の走査及び静電潜像の形成を迅速に行うことができるため、複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に広く用いられている。
【０００３】
従来のマルチビーム走査装置の概略構成を図１３に示す。同図において、３０は３つのレーザダイオードを備えた光源ユニットであり、画像信号に基づき光変調したビーム光（レーザ光）を射出している。３１はコリメータレンズであり、光源ユニット３０から射出したビーム光を略平行光束にしている。３２はコリメータレンズ３１を通過したビーム光の光路幅を制限するアパーチャである。３３は副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズである。３４は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、ここでは側面に６つの偏向面（反射面）を有する正六角形の回転多面鏡から成っており、モータ等の駆動手段（図示せず）により矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。
【０００４】
３５はｆθ特性を有する走査レンズであり、ポリゴンミラー３４によって偏向反射されたビーム光を感光体ドラム５上に結像させている。３６は走査レンズ３５を通過したビーム光の光路を感光体ドラム５の方向に変更する折り返しミラーである。尚、上述したポリゴンミラー３４、走査レンズ３５等の各要素は光走査手段の一要素を構成している。感光体ドラム５はモータ等の駆動手段（図示せず）により副走査方向（矢印Ｃ方向）に所定の速度で回転しており、該感光体ドラム５上に結像するビーム光により画像情報が潜像として書き込まれる。また、感光体ドラム５の周囲には電子写真プロセス手段としての帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット等（いずれも図示せず）が配設されている。
【０００５】
この例においては光源ユニット３０より射出した３本のビーム光をコリメータレンズ３１によって略平行光束とし、略平行光束となったビーム光をアパーチャ３２で所定の光路幅とした後、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ３３に入射させている。シリンドリカルレンズ３３に入射した平行光束のうち主走査断面においてはそのまま平行光束の状態で、副走査方向においては収束して射出し、ポリゴンミラー３４の偏向面に線像として結像している。ポリゴンミラー３４により偏向反射されたビーム光は走査レンズ３５及び折り返しミラー３６を介して感光体ドラム５上に導光（結像）され、該感光体ドラム５上に所定の大きさのスポット径を形成している。そして、ポリゴンミラー３４を図中矢印Ａ方向に回転させることによって感光体ドラム５上の副走査方向の３ラインを同時に主走査方向（矢印Ｂ方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００６】
このようなマルチビーム走査装置においては、走査速度の高速化と画像の高解像度化を両立させた装置の開発が要求されており、例えば特許文献１では、ビーム光の偏向方向によってビーム光路を変更する光学素子を設け、光学素子の屈折率や厚み、設置角度等を適宜設定して被走査面上のビームピッチ及びビームスポット径を調整する方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２では、ビーム光路上に高調波生成素子を設けて波長の異なる２つのビーム光に分割し、さらにいずれかの波長のビーム光を被走査面上に導光する手段を設けることにより、通常のモードと高解像度モードに切り替え可能とした画像形成装置が開示されている。
【０００８】
画像の解像度を上げて解像性を高めた場合、特に低階調部から中階調部における画像のざらつき、粒状感等により画質に悪影響を与えることが知られている。即ち、画像濃度が低い部分（低階調部）ではドット数が少なく独立したものとなるため、画像の粒状感やざらつきが感じられ、画像濃度が高い部分（高階調部）では多数のドット数が密に存在するため、画像のつぶれが感じられてしまう。しかしながら、特許文献１の方法ではビームピッチ及びスポット径の均一化による高画質化は可能となるものの、画像の濃度変化を正確に再現して階調性の向上を図ることはできなかった。
【０００９】
また、特許文献２の方法では、波長の異なる２つのビーム光のいずれかを用いて走査を行うため、低階調部若しくは高階調部のいずれか一方の再現性は向上するものの、両方の再現性を同時に向上させることは困難であった。また、高価な光学素子や高調波生成素子を用いることが必要となり、部品点数の増加や走査装置の高コスト化につながるという問題点があった。
【００１０】
一方、レーザ光源の点灯時間（発光デューティー）を変化させることにより、規定サイズより小さいドット（サブドット）を静電潜像上に形成し、このドットの数及び分布をコントロールすることで階調性を向上させる方法も提案されている。しかしながら、ドットサイズはレーザの点灯時間により調節されるため、走査装置の更なる高速化、高解像度化が進めばレーザの点灯時間も制限され、階調性と高解像度を両立させることは困難となる。また、各レーザ光源の点灯時間を十分に確保した場合でも、解像度が６００〜１２００ｄｐｉである現行の画像形成装置では、一般的に低階調部から中階調部のハーフ画像の粒状感やドット飛びが生じ、中階調部から高階調部の画像と比べ画質の低下は避けられず、低階調部から中階調部の画質を改善した場合、逆に高階調部での画像のつぶれが発生してしまう。
【特許文献１】特開平１０−７８５５３号公報
【特許文献２】特開平２−２３３２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、低階調部における画像の粒状感や高階調部における画像のつぶれを低減し、高画質且つ高解像度の画像を形成可能なマルチビーム走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、複数のレーザ光源と、該レーザ光源から射出される複数のレーザ光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向されたビーム光の光路に配設されビーム光を被走査面上に結像させる走査レンズと、を備え、前記ビーム光により被走査面上を走査して静電潜像を形成するマルチビーム走査装置において、前記複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、レーザ出力が前記第１のレーザ光源よりも低く設定される第２のレーザ光源とから成り、前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光は、前記第１のレーザ光源から射出されるビーム光の走査軌跡に重畳して前記被走査面上を走査することを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成のマルチビーム走査装置において、前記第２のレーザ光源数は、レーザ光源の総数のうち３０％以上且つ５０％以下であることを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成のマルチビーム走査装置において、前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光の波長は、前記被走査面の感度特性における最大感度の７０％以上且つ８５％以下の感度に対応する波長であることを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成のマルチビーム走査装置において、前記被走査面上を走査する際に点灯される前記第２のレーザ光源数は、形成される画像の階調性に応じて調整可能であることを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成のマルチビーム走査装置において、前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光により前記被走査面上に結像される第２のビーム径は、前記第１のレーザ光源から射出されるビーム光により前記被走査面上に結像される第１のビーム径よりも大きいことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成のマルチビーム走査装置において、前記第１のビーム径と前記第２のビーム径との関係が、以下の条件式（１）を満たすことを特徴としている。
【００１８】
Ｄ１＊１．６＞Ｄ２＞Ｄ１  ・・・（１）
ただし、
Ｄ１：第１のビーム径、
Ｄ２：第２のビーム径、
である。
【００１９】
また本発明は、上記構成のマルチビーム走査装置において、前記第１及び第２のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数と、前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチとの関係が、以下の条件式（２）を満たすことを特徴としている。
【００２０】
｛Ｎ１＊（２５．４／Ｒｐｒｔ）｝／Ｎ２＝Ｐ２  ・・・（２）
ただし、
Ｒｐｒｔ：画像形成装置の解像度、
Ｎ１    ：第１のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数、
Ｎ２    ：第２のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数、
Ｐ２    ：第２のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチ
である。
【００２１】
また本発明は、上記構成のマルチビーム走査装置が搭載された画像形成装置である。
【００２２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記被走査面がアモルファスシリコンを主成分とした感光体であり、前記第１のレーザ光源から射出されるビーム光の波長が６７５±２０ｎｍ、前記第２のレーザ光源から射出されるビーム光の波長が６３０±２０ｎｍであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の構成によれば、複数のレーザ光源が、第１のレーザ光源と、レーザ出力値が第１のレーザ光源よりも低く設定される第２のレーザ光源とから成り、第２のレーザ光源から射出されるビーム光は、第１のレーザ光源から射出されるビーム光の走査軌跡に重畳して被走査面上を走査することとしたので、第１のレーザ光源から射出されるビーム光で形成される通常のドットの隙間に第２のレーザ光源から射出されるビーム光で小サイズのドットを形成することにより、単位面積当たりのドット数を増加して低階調部での画像の粒状感、ざらつき感を低減することができる。
【００２４】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のマルチビーム走査装置において、第２のレーザ光源数をレーザ光源の総数のうち３０％以上、５０％以下としたことにより、第２のレーザ光源数を階調性の向上に必要最低限の個数とすることができる。
【００２５】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成のマルチビーム走査装置において、第２のレーザ光源から射出されるビーム光の波長を、被走査面の感度特性における最大感度の７０％以且つ８５％以下の感度に対応する波長としたことにより、低階調部でのハーフトーン画像を最も正確に再現できる波長とすることができ、画像の粒状感、ざらつき感を一層効果的に低減する。
【００２６】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成のマルチビーム走査装置において、被走査面上を走査する際に点灯される第２のレーザ光源数を、形成される画像の階調性に応じて調整可能としたことにより、第２のレーザ光源を用いて画像の階調性に応じた適切なドット数を書き込むことができ、高階調部においてもドット数が必要以上に多くならず画像のつぶれが発生しない。
【００２７】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成のマルチビーム走査装置において、第２のレーザ光源から射出されるビーム光により被走査面上に結像される第２のビーム径を、第１のレーザ光源から射出されるビーム光により被走査面上に結像される第１のビーム径よりも大きくすることにより、形成される画像上での小サイズドットの密度バランスを確保し、且つ、カブリ状のハーフトーン画像を再現して粒状感を一層低減することができる。また、一度に広い面積を走査可能となるため、第２のレーザ光源の設置数を少なくすることができる。
【００２８】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第５の構成のマルチビーム走査装置において、第１のビーム径と第２のビーム径との関係が、条件式（１）を満たすことにより、第２のビーム径を第１のビーム径に対し最適の大きさに設定することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成のマルチビーム走査装置において、第１及び第２のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数と、第２のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチとの関係が、条件式（２）を満たすことにより、第２のレーザ光源から射出されるビーム光のビームピッチを、第１及び第２のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数及び画像形成装置の解像度に応じて最適な間隔に設定できる。
【００３０】
また、本発明の第８の構成によれば、上記第１乃至第７のいずれかの構成のマルチビーム走査装置を画像形成装置に搭載したので、画像の粒状感、ざらつき感を低減し、高速化、高解像度化とともに階調性の向上も実現した高画質な画像を形成する画像形成装置を提供する。
【００３１】
また、本発明の第９の構成によれば、上記第８の構成の画像形成装置において、被走査面がアモルファスシリコンを主成分とした感光体であり、第１のレーザ光源から射出されるビーム光の波長が６７５±２０ｎｍ、第２のレーザ光源から射出されるビーム光の波長が６３０±２０ｎｍであるマルチビーム走査装置を搭載したことにより、レーザ光源として汎用されている安価なレーザダイオードを用いることができるとともに、感光体の寿命が長くなり、画像形成装置の高画質化に加えて低コスト化及び低ランニングコスト化にも貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明のマルチビーム走査装置が搭載される画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１において、１は画像形成装置であり、ここでは一例としてデジタル複合機を示している。画像形成装置１では、コピー動作を行う場合、複合機本体２内の画像形成部３において、帯電ユニット４により図中のＡ方向に回転する小径の感光体ドラム５が一様に帯電され、画像読取部６で読み取られた原稿画像データに基づく走査装置７からのレーザビームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像ユニット８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。この現像ユニット８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。
【００３３】
上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙が給紙機構１０から用紙搬送路１１及びレジストローラ対１２を経由して画像形成部３に搬送され、この画像形成部３において転写ローラ１３（画像転写部）により感光体ドラム５の表面におけるトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着ローラ対１４ａを有する定着部１４に搬送されてトナー像が定着される。定着部１４を通過した用紙は、複数方向に分岐した用紙搬送路１５に送られて、用紙搬送路１５の分岐点に設けられた複数の経路切換ガイドを有する経路切換機構２１、２２、２３によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、用紙搬送路１６に送られて両面コピーされた後に）、第１排出トレイ１７ａ、第２排出トレイ１７ｂ又は第３排出トレイ１７ｃの用紙排出部に排出される。
【００３４】
また、図示しないが、感光体ドラム５の表面の残留電荷を除去する除電装置がクリーニング装置１８の下流側に設けられている。さらに、給紙機構１０は、複合機本体２に着脱自在に取り付けられ、用紙を収納する複数の給紙カセット１０ａ、１０ｂと、その上方に設けられるスタックバイパス（手差しトレイ）１０ｃとを備えてなり、これらは用紙搬送路１１によって感光体ドラム５及び現像ユニット８等からなる画像形成部３に繋がっている。
【００３５】
用紙搬送路１５は、具体的には、定着ローラ対１４ａの下流側において、まず左右二股に分岐し、一方の経路（図１では右方向に分岐する経路）は第１排出トレイ１７ａに連通するように構成されている。そして、他方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は搬送ローラ対１９を経由して、上下二股に分岐し、一方の経路（図１では上方向に分岐する経路）は第２排出トレイ１７ｂに連通するように構成されている。これに対し、他方の経路（図１では下方向に分岐する経路）は、上記分岐点の直下において二股に分岐し、一方の経路は排出ローラ対２０を経由して第３排出トレイ１７ｃに用紙を排出するように構成されている一方、他方の経路は用紙搬送路１６に連通するように構成されている。
【００３６】
次に、本発明のマルチビーム走査装置を用いた場合に階調性の向上する原理について説明する。図２（ａ）は、従来のマルチビーム走査装置を用いて被走査面を走査する状態を示す拡大模式図であり、図２（ｂ）は、本発明のマルチビーム走査装置を用いて被走査面を走査する状態を示す拡大模式図である。また、図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）に示す走査方法で形成される画像の拡大図である。
【００３７】
図２（ａ）において、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は被走査面上に結像されるビームスポットであり、図示しないレーザ出力値が一定の３つのレーザ光源（第１のレーザ光源）から射出されるビーム光により形成される。各ビームスポットＳ１〜Ｓ３は副走査方向（図の矢印Ｂ方向）に所定のビームピッチで形成されており、ポリゴンミラー（図１３参照）の回転により被走査面上を主走査方向（図の矢印Ａ方向）に走査する。
【００３８】
図２（ａ）に示す従来のマルチビーム走査装置においては、各ビーム光を射出する第１のレーザ光源の出力値が一定であるため、各ビームスポットＳ１〜Ｓ３により形成されるドットｄ１のサイズも一定となる。そのため、図２（ｃ）に示すように、画像は同一サイズのドットｄ１により形成されることとなり、画像の階調性（濃淡）は、ドット数の増減によってのみ表現される。従って、低階調部から中階調部にかけてのハーフトーン画像でのドット数が少なくなり、画像の粒状感が顕著となって画質の低下を招く。また、レーザ出力値を下げてドットｄ１のサイズを小さくした場合、低階調部から中階調部ではドット数が増加するため画像の階調性は改善されるが、逆に高階調部ではドット数が多くなって画像のつぶれが発生してしまう。
【００３９】
そこで、図２（ｂ）に示すように、ドットｄ１よりもサイズの小さいドットｄ２を形成可能なビームスポットＳ′１、Ｓ′２、Ｓ′３を被走査面上に結像する３つのレーザ光源（第２のレーザ光源）を設け、ビームスポットＳ′１〜Ｓ′３によりビームスポットＳ１〜Ｓ３と同様に被走査面上を主走査方向（図の矢印Ａ方向）に走査可能とする。即ち、レーザ出力が基本出力値に設定される第１のレーザ光源と、基本出力値よりも低いレーザ出力に設定される第２のレーザ光源とをビーム光の走査軌跡がオーバーラップするように配置する。
【００４０】
これにより、形成される画像の階調性は、図２（ｄ）のようにドットｄ１及びドットｄ２の組み合わせにより表現されることとなり、第２のレーザ光源で小さいドットｄ２を形成してドットｄ１の隙間を埋めることにより、ドット数が少なく粒状感の顕著な画像の低〜中階調部での粒状感を抑制することが可能となる。また、ビームスポットＳ′１、Ｓ′２、Ｓ′３を大きくして、第２のレーザ光源から射出されるビーム光が被走査面上に結像しないように調整しておけば、ドットｄ２の輪郭をぼかしてカブリ状のハーフ画像とすることができ、低階調部での画像の粒状感を一層効果的に低減する。
【００４１】
なお、画像の高階調部においては、ドットｄ１の隙間にドットｄ２を形成した場合、逆にドット数が多くなりすぎて画像のつぶれが発生することも考えられる。そのため、例えば低階調部では第２のレーザ光源を全て点灯させて被走査面を走査し、中階調部では第２のレーザ光源のうち６０％を点灯させ、高階調部では第２のレーザ光源のうち３０％を点灯させるというように、画像の階調性に応じて第１のレーザ光源と第２のレーザ光源との点灯バランスを変化させるような制御を行うことにより、各階調におけるドットｄ２の密度を適切にすることができるためより好ましい。
【００４２】
次に、本発明のマルチビーム走査装置を搭載した画像形成装置の印字性能について説明する。本発明の一実施形態に係るマルチビーム走査装置及び画像形成装置の仕様を図３に示す。この例においては、レーザ出力が基本出力値に設定される第１のレーザ光源として、波長６７０ｎｍのビーム光を射出するＬＤを２個、基本出力値よりも低いレーザ出力に設定される第２のレーザ光源として、波長６３５ｎｍのビーム光を射出するＬＤを１個備えた光源ユニット（ユニットＡ）を有する３ビーム走査装置と、第１のレーザ光源として、波長６７０ｎｍのビーム光を射出するＬＤを２個、第２のレーザ光源として、波長６４５ｎｍのビーム光を射出するＬＤを２個そなえた光源ユニット（ユニットＢ）を有する４ビーム走査装置を用いている。
【００４３】
基本出力値よりも低く設定される第２のレーザ光源のレーザ波長は、使用する感光体の種類により決まる。ここでは、画像形成装置の感光体ドラムは寿命が長くランニングコストの低いアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉという）製を使用している。図４にａ−Ｓｉ及びＯＰＣ感光体の感度分布を示す。図４においては、レーザ波長を横軸に、各波長における感光体の感度を縦軸にとり、波長を５００ｎｍから８００ｎｍまで変化させたときのアモルファスシリコン及びＯＰＣ感光体の感度変化を表している。ここでは、感光体の感度は表面電位を５００Ｖから２５０Ｖにするのに必要なエネルギーの逆数で表すものとする。図から明らかなように、ＯＰＣ感光体では６００ｎｍより高波長側においては感度は約６００（Ｖ・ｃｍ２／μＪ）でほぼ一定しているのに対し、アモルファスシリコン感光体では波長６９０ｎｍで約１５００（Ｖ・ｃｍ２／μＪ）の感度ピークが認められ、それより低波長側及び高波長側においては感度が低下している。
【００４４】
ａ−Ｓｉ感光体を用いる場合、第２のレーザ光源から射出されるレーザ光の波長は、感光体の最大感度の７０〜８５％となる波長に設定するのが好ましい。そのため、図４に示したような感度特性を持つａ−Ｓｉ感光体では、最大感度１５００（Ｖ・ｃｍ２／μＪ）の７０〜８５％である１０５０〜１２７５（Ｖ・ｃｍ２／μＪ）となる波長、即ち６００〜６５５ｎｍの波長を選択すればよい。
【００４５】
次に、第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源から射出されるレーザ光の出力値の設定方法について説明する。図５は、ａ−Ｓｉ感光体を用いた場合のレーザ出力と感光体の露光後表面電位との関係（Ｅ−Ｖ曲線）を示すグラフである。ａ−Ｓｉ感光体と、２種類の現像剤を用いる２成分現像とを組み合わせたプロセスでは、基本出力値は感光体の露光後電位が落ちきる際のレーザ出力値に設定することが多い。そのため、第１のレーザ光源の出力値は０．５（μＪ／ｃｍ２）付近に設定される。さらに、低く設定される第２のレーザ光源から射出されるレーザ光のレーザ出力値は、基本出力値の５０〜７０％に設定することが好ましいため、０．２５〜０．３５（μＪ／ｃｍ２）付近に設定される。
【００４６】
なお、ａ−Ｓｉ感光体と１成分現像との組み合わせにおいては、基本出力値は感光体の露光後電位が落ちきる際のレーザ出力値の１．２〜１．５倍に設定される。従って、第１のレーザ光源の出力値は０．８（μＪ／ｃｍ２）付近に設定され、低く設定される第２のレーザ光源から射出されるレーザ光のレーザ出力値は、基本出力値の５０〜７０％である０．４〜０．５５（μＪ／ｃｍ２）付近に設定するのが好ましい。
【００４７】
ユニットＡを有する３ビーム走査装置においては、第２のレーザ光源から射出されるビーム光の光路は、第１のレーザ光源から射出される２本のビーム光のいずれか一方と走査軌跡が重なるように調整されており、ユニットＢを有する４ビーム走査装置においては、第２のレーザ光源から射出される２本のビーム光の光路は、それぞれ第１のレーザ光源から射出される２本のビーム光のいずれかと一対一で走査軌跡が重なるように調整されている。
【００４８】
この構成とすることにより、第１のレーザ光源から射出されるビーム光により形成される規定サイズのドットに加えて、第２のレーザ光源から射出されるビーム光により相応のドット数の小サイズドットを形成することができ、低階調部における画像の粒状感、ざらつき感を低減することができる。また、第１及び第２のレーザ光源から射出されるそれぞれのビーム光群の走査軌跡は等間隔となるため、被走査面上を均等に走査して均質な静電潜像を形成する。
【００４９】
なお、レーザ光源の総数は３個、４個に限らず、２個又は５個以上とすることも可能であるが、第２のレーザ光源数は第１のレーザ光源数と同等以下で十分な効果があるため、レーザ光源の総数の５０％を超えて設ける必要はない。一方、全画像領域で小サイズドットを形成可能な走査ライン数を確保するためには、第２のレーザ光源の個数をレーザ光源の総数の３０％以上とすることが好ましい。また、レーザ波長や偏向器の種類、及び画像形成装置の仕様についても図３に示した構成に限定されないのはもちろんである。
【００５０】
次に、図３に示したマルチビーム走査装置及び画像形成装置を用いて実際に画像を印字し、印字性能を評価する。評価方法としては、２５６階調のハーフトーン画像データを印字し、反射濃度計で各階調における画像濃度を測定する方法（評価方法１）と、低階調部（１５ステップ）、中階調部（１２８ステップ）、及び高階調部（２４０ステップ）の画像をＣＣＤ（光電変換素子）で画像データとして取り込み、黒色部（ドット部）と白色部の面積を算出し、理論値と比較する方法（評価方法２）の２つを用いた。なお、第１のレーザ光源から射出されるビーム光により形成されるビーム径Ｄ１（第１のビーム径）は５０μｍとし、第２のレーザ光源から射出されるビーム光により形成されるビーム径Ｄ２（第２のビーム径）を９０μｍ、６０μｍ、４５μｍの３段階に調整して印字性能を比較した。
【００５１】
評価結果を図６〜図１１に示す。図６、図７はユニットＡを有する３ビーム走査装置を用いて評価方法１により印字性能を比較した結果を示すグラフである。図６は０〜４０ステップまでの低階調部における階調数（ステップ）と濃度との関係を示している。同図から明らかなように、第２のビーム径Ｄ２を４５μｍに調整した場合、階調数の変化に追従して濃度が変化しない部分（階調とび）が発生している。
【００５２】
図７は１７０〜２５６ステップまでの高階調部における階調数（ステップ）と濃度との関係を示している。同図から明らかなように、第２のビーム径Ｄ２を９０μｍに調整した場合、階調数２１０〜２５６において濃度が飽和した部分（つぶれ）が発生している。これに対し、第２のビーム径Ｄ２を６０μｍに調整した場合は、階調数の変化に追従して濃度が変化しており、階調とびやつぶれの発生は認められない。
【００５３】
図８は、ユニットＡを有する３ビーム走査装置を用いて評価方法２により印字性能を比較した結果を示す表である。表中の理論値及び測定値は、全体に占める黒色部の面積の割合（％）を示している。第２のビーム径Ｄ２を４５μｍに調整した場合、ステップ数１５の低階調部で理論値に比べ黒色部の面積が大きくなっている。これは、第２のビーム径Ｄ２が小さくビーム光が被走査面上で結像しており、小サイズドットの輪郭が明確になって独立で存在するため、面積比で理論値を上回る結果になったものと考えられる。
【００５４】
一方、第２のビーム径Ｄ２を９０μｍに調整した場合、ステップ数２４０の高階調部で測定値が１００％となり、濃度飽和によるつぶれが発生している。これに対し、第２のビーム径Ｄ２を６０μｍに調整した場合は、各ステップ数における測定値は理論値とよく一致している。
【００５５】
図９、図１０はユニットＢを有する４ビーム走査装置を用いて評価方法１により印字性能を比較した結果を示すグラフである。図９は０〜４０ステップまでの低階調部における階調数（ステップ）と濃度との関係を示している。図６の場合と同様に、第２のビーム径Ｄ２を４５μｍに調整した場合、階調数の変化に追従して濃度が変化しない階調とびが発生している。
【００５６】
図１０は１７０〜２５６ステップまでの高階調部における階調数（ステップ）と濃度との関係を示している。図７と同様に、第２のビーム径Ｄ２を９０μｍに調整した場合、濃度が飽和した部分（つぶれ）が発生している。これに対し、第２のビーム径Ｄ２を６０μｍに調整した場合は、階調数の変化に追従して濃度が変化しており、階調とびやつぶれの発生は認められない。
【００５７】
図１１は、ユニットＢを有する４ビーム走査装置を用いて評価方法２により印字性能を比較した結果を示す表である。図８と同様の理由により、第２のビーム径Ｄ２を４５μｍに調整した場合、ステップ数１５の低階調部で理論値に比べ黒色部の面積が大きくなっている。一方、第２のビーム径Ｄ２を９０μｍに調整した場合、ステップ数２４０の高階調部で測定値が１００％となり、濃度飽和によるつぶれが発生している。これに対し、第２のビーム径Ｄ２を６０μｍに調整した場合は、各ステップ数における測定値は理論値とよく一致している。
【００５８】
上記の印字性能評価により、ユニットＡ、ユニットＢを有するいずれの走査装置においても、第２のビーム径Ｄ２を、第１のビーム径Ｄ１の１．２倍である６０μｍとしたときに最適な階調性が得られることが確認された。なお、第１のビーム径Ｄ１は一般にビームピッチの１．４１４倍に設定されるため、ビームピッチをＰ１とすると、第１のビーム径Ｄ１は１．４１４Ｐ１で表される。
【００５９】
ここで、小サイズドットを形成可能な走査ラインの本数（第２のレーザ光源数）は、規定サイズドットを形成する走査ラインの本数（第１のレーザ光源数）と同数若しくは少なく設定されるため、第２のビーム径Ｄ２を第１のビーム径Ｄ１より大きくすることで画像上での小サイズドットの分布バランスを確保している。また、第２のビーム径Ｄ２を大きくすることで、ビーム光が被走査面上に結像していない状態にしてカブリ状のハーフ画像を再現することが可能となる。
【００６０】
一方、第２のレーザ光源数は、レーザ光源の総数の３０％以上であるため、小サイズドットを形成可能な走査ラインの本数が最小となる時にビームピッチＰ２は最大となり、その最大値は、Ｐ２ｍａｘ＝（７＊Ｐ１）／３（＝７／３＊Ｄ１／１．４１４）≒１．６Ｄ１となる。従って、第２のビーム径Ｄ２を、ビームピッチＰ２の最大値と同等以下とすることにより、第２のレーザ光源からのビーム光の走査軌跡が必要以上に重ならず、高階調部における画像のつぶれを抑制することができる。
【００６１】
即ち、低階調部及び高階調部のいずれにおいても高画質な画像を再現するためには、第１のビーム径Ｄ１と第２のビーム径Ｄ２とが、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
【００６２】
Ｄ１＊１．６＞Ｄ２＞Ｄ１  ・・・（１）
なお、第２のビーム径Ｄ２は、画像形成装置の現像システムや静電潜像の担持体となる感光体の組み合わせによっても異なるが、好ましくは第１のビーム径Ｄ１に対し１０％以上大きい値とし、より好ましくは２０％以上大きい値とすることにより、低階調部における画質の粒状感やざらつき感を効果的に改善する。
【００６３】
本発明においては、第２のレーザ光源から射出される小サイズドットを形成可能な低出力のビーム光を、第１のレーザ光源から射出される規定出力のビーム光に重畳して被走査面上を走査する点を特徴としている。このとき、形成される画像の均質化のために、それぞれのビーム光のビ−ムピッチを均等に保持しておく必要がある。上記実施形態に示したマルチビーム走査装置では、第１のレーザ光源数（走査線数）が第２のレーザ光源数（走査線数）の整数倍であるため、第２のレーザ光源から射出されるビーム光を、第１のレーザ光源から射出されるいずれかのビーム光の走査軌跡に所定のビームピッチで重ね合わせることにより、被走査面の全画像領域を規定出力及び低出力のビーム光により均等に走査することができる。
【００６４】
なお、規定出力及び低出力のビーム光のビームピッチは、使用する各出力のビーム光の走査線数及び画像形成装置の解像度により式（２）に従い変動する。
【００６５】
｛Ｎ１＊（２５．４／Ｒｐｒｔ）｝／Ｎ２＝Ｐ２  ・・・（２）
ただし、
Ｒｐｒｔ：画像形成装置の解像度、
Ｎ１    ：第１のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数、
Ｎ２    ：第２のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数、
Ｐ２    ：第２のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチ
である。
【００６６】
条件式（２）は、第２のレーザ光源から射出される各ビーム光のビームピッチを調整して画質を均等化するために望ましい条件を規定しており、条件式（２）を満たすことにより、第２のレーザ光源から射出されるビーム光のビームピッチを、第１のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数及び画像形成装置の解像度に応じて最適な間隔に設定可能となる。
【００６７】
いま、第１のレーザ光源数をＮ１個、第２のレーザ光源数をＮ２個とすると、第１のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチＰ１は、Ｐ１＝２５．４／Ｒｐｒｔ（ｍｍ）で表される。ここで、第２のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチＰ２を全画像領域において均等にするためには、Ｐ２＝Ｎ１＊Ｐ１／Ｎ２＝｛Ｎ１＊（２５．４／Ｒｐｒｔ）｝／Ｎ２を満たすようにビームピッチＰ２を設定すればよい。
【００６８】
例えば、図１２に示すように、第１のレーザ光源数が７個、第２のレーザ光源数が３個、画像形成装置の解像度が６００ｄｐｉである場合、Ｐ１＝２５．４／６００＝０．０４２３（ｍｍ）＝４２．３（μｍ）であるから、このときのＰ２を、７×４２．３／３＝９８．７（μｍ）とすることにより、第２のレーザ光源から射出されるビーム光による走査を均等化して画像ムラを抑制することができる。
【００６９】
上記実施形態においては、３つのＬＤを備えた３ビーム走査装置、及び４つのＬＤを備えた４ビーム走査装置についてのみ説明したが、ＬＤを２つ、或いは５つ以上備えたマルチビーム走査装置においても全く同様にして低階調部の粒状感、ざらつき感を抑制できるのはもちろんである。また、本実施形態のマルチビーム走査装置を画像形成装置に搭載することにより、簡易な構成で低階調部若しくは高階調部の画像の再現性を同時に向上させることができ、高価な光学素子等を使用せずに高画質な画像を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、複数のレーザ光源と、該レーザ光源から射出される複数のビーム光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向されたビーム光の光路に配設されビーム光を被走査面上に結像させる走査レンズと、を備え、ビーム光により被走査面上を走査して静電潜像を形成するマルチビーム走査装置において、複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、レーザ出力が第１のレーザ光源よりも低く設定される第２のレーザ光源とから成り、第２のレーザ光源から射出されるビーム光は、第１のレーザ光源から射出されるビーム光の走査軌跡に重畳して被走査面上を走査することとする。
【００７１】
これにより、第１のレーザ光源から射出されるビームで通常のドットを形成し、さらに第２のレーザ光源から射出される低出力のビームで小サイズのドットを形成することにより、低階調部での単位面積当たりのドット数を増加して画像の粒状感、ざらつき感を低減することができ、高画質且つ高解像度の画像が形成可能となる。
【００７２】
また、第２のレーザ光源の数は、レーザ光源の総数のうち３０％以上且つ５０％以下とすることにより、第２のレーザ光源の数を階調性の向上に必要最低限の個数とし、さらに第２のレーザ光源から射出されるビーム光の波長を被走査面の感度特性における最大感度の７０％以上且つ８５％以下の感度に対応する波長とすることにより、画像の階調性を最も正確に再現できるビーム光を第２のレーザ光源から射出することができ、画像の粒状感、ざらつき感を一層低減する。
【００７３】
また、走査時に点灯される第２のレーザ光源の数を、画像の階調性に応じて調整可能とすることにより、第１のレーザ光源と第２のレーザ光源との点灯バランスを確保して画像の階調性に応じた適切なドット数を書き込むとこができるので、低階調部での画像の粒状感、ざらつき感を低減するとともに、高階調部においても画像のつぶれが発生しない。
【００７４】
また、第２のレーザ光源から射出されるビーム光により被走査面上に結像される第２のビーム径を、第１のレーザ光源から射出されるビーム光により被走査面上に結像される第１のビーム径よりも大きくすることにより、形成される画像上での小サイズドットの分布バランスを適切にして粒状感をより一層低減した高画質な画像を形成可能とする。特に、第２のビーム径が第１のビーム径よりも大きく、且つ第１のビーム径の１．６倍を超えない大きさとすることにより、第２のビーム径が最適の大きさに設定される。また、一度に広い面積を走査可能となるため、第２のレーザ光源の設置数が少なくなり、光学走査装置の低コスト化も同時に実現する。
【００７５】
また、第１及び第２のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数と、第２のレーザ光源から射出されるビーム光の副走査方向のビームピッチとの関係が、上記条件式（２）を満たすように調整することにより、第２のレーザ光源から射出されるビーム光のビームピッチを、第１のレーザ光源から射出されるビーム光群の走査線数及び画像形成装置の解像度に応じて最適な間隔に設定可能となる。
【００７６】
また、本発明の光学走査装置を画像形成装置に搭載することにより、画像の粒状感、ざらつき感を低減し、階調性の向上も実現できるため、画像形成装置の高画質化、高解像度化に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のマルチビーム走査装置が搭載される画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】マルチビーム走査装置を用いて被走査面を走査する状態を示す模式図及び形成された画像を示す拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマルチビーム走査装置及び画像形成装置の仕様を示す表である。
【図４】ａ−Ｓｉ及びＯＰＣ感光体の感度分布を示すグラフである。
【図５】ａ−Ｓｉ感光体を用いた場合のレーザ出力と感光体の露光後表面電位との関係（Ｅ−Ｖ曲線）を示すグラフである。
【図６】ユニットＡを有する３ビーム走査装置を用いて評価方法１により印字性能を比較した結果を示すグラフ（高階調部）である。
【図７】ユニットＡを有する３ビーム走査装置を用いて評価方法１により印字性能を比較した結果を示すグラフ（低階調部）である。
【図８】ユニットＡを有する３ビーム走査装置を用いて評価方法２により印字性能を比較した結果を示す表である。
【図９】ユニットＢを有する４ビーム走査装置を用いて評価方法１により印字性能を比較した結果を示すグラフ（高階調部）である。
【図１０】ユニットＢを有する４ビーム走査装置を用いて評価方法１により印字性能を比較した結果を示すグラフ（低階調部）である。
【図１１】ユニットＢを有する４ビーム走査装置を用いて評価方法２により印字性能を比較した結果を示す表である。
【図１２】レーザ光源数とビームピッチとの関係を示す模式図である。
【図１３】従来のマルチビーム走査装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
１      画像形成装置
２      本体
３      画像形成部
４      帯電ユニット
５      感光体ドラム
６      画像読取部
７      走査装置
８      現像ユニット
９      トナーコンテナ
１４    定着部
１８    クリーニング装置
３０    光源ユニット
３１    コリメータレンズ
３２    シリンドリカルレンズ
３３    ポリゴンミラー
３４    走査レンズ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３    第１のレーザ光源によるビームスポット
Ｓ′１、Ｓ′２、Ｓ′３    第２のレーザ光源によるビームスポット
ｄ１、ｄ２    ドット
【図１】
2005300782.tif 000002
【図２】
2005300782.tif 000003
【図３】
2005300782.tif 000004
【図４】
2005300782.tif 000005
【図５】
2005300782.tif 000006
【図６】
2005300782.tif 000007
【図７】
2005300782.tif 000008
【図８】
2005300782.tif 000009
【図９】
2005300782.tif 000010
【図１０】
2005300782.tif 000011
【図１１】
2005300782.tif 000012
【図１２】
2005300782.tif 000013
【図１３】
2005300782.tif 000014